上一页下一页回首页回末页结束第一章第一章光电信息技术物理基础
1
§ 1.3.4 采样保持器电路基础回目录采样保持器指计算机系统模拟量输入通道中的一种模拟量存储装置。它是连接采样器和模数转换器的中间环节。采样器是一种开关电路或装置，它在固定时间点上取出被处理信号的值。采样保持器则把这个信号值放大后存储起来，保持一段时间，以供模数转换器转换，直到下一个采样时间再取出一个模拟信号值来代替原来的值。在模数转换器工作期间采样保持器一直保持着转换开始时的输入值，因而能抑制由放大器干扰带来的转换噪声，降低模数转换器的孔径时间，
提高模数转换器的精确度和消除转换时间的不准确性。
1、采样保持电路的工作原理图 1.3.4-1为采样保持电路的原理图和工作波形图。
在图 1.3.4-1 a中，最简单的采样保持电路由接成同相跟随器的运放、模拟开关场效应管 VF以及保持电容 C组成。在电压型控制元件场效应管的输入端加入采样信号 u，其波形如图 1.3.4-1 b 所示。上一节上一页下一页回首页回末页结束第一章第一章光电信息技术物理基础
2
§ 1.3.4 采样保持器电路基础回目录 图 1.3.4-1 采样保持电路上一页下一页回首页回末页结束第一章第一章光电信息技术物理基础
3
§ 1.3.4 采样保持器电路基础回目录
2,集成采样保持器及其应用集成采样保持器的典型型号为 5G582，它是一种单片集成采样保持器的通用芯片，其电路结构框图和符号如图 1.3.4-2 所示。图 1.3.4-2 a中为控制开关 S的逻辑电路的输入信号,CH为外接保持电容，运放 A1 起隔离作用。此电路中为低电平时是采样周期，高电平时是保持周期。
图 1.3.4-2 5G582的电路结构框图和符号上一页下一页回首页回末页结束第一章第一章光电信息技术物理基础
4
§ 1.3.4 采样保持器电路基础回目录图 1.3.4-3 为采样保持器在微机模拟接口电路中的应用。它可以实现多通道共享采样保持放大器和 A/D 转换器。由图可见，某一时刻，只有一路模拟开关接通，将被测信号进行采样和 A/D 转换，变换后的数字量经数据总线和 PIO 并行接口送至中央处理器 CPU，由 CPU完成对采集数据的处理功能。
图 1.3.4-3 S／ H在微机模拟接口电路中的应用上一页下一页回首页回末页结束第一章电路基础 第一章光电信息技术物理基础
§ 1.3.5 模拟开关电路
5
回目录模拟开关电路指能使模拟信号通过或阻断的电路。在通信、
雷达、计算机、自动控制、测量仪器等电子设备中，都需要用这种电路来转换模拟信号或数字信号。模拟开关的物理模型如图 1.3.5-1。
图 1.3.5-1 模拟开关的物理模型图中,A,B为连接模拟信号的开关端点 ;C
为连接控制信号 uc的控制端点。当外加 uc
使开关 S接通时，模拟信号可通过 S从 A端传送到 B端，或作反方向传送；而当 uc使
S断开时,模拟信号即被阻断。开关性能的优劣直接影响模拟信号的传输质量。上一节上一页下一页回首页回末页结束第一章电路基础 第一章光电信息技术物理基础
§ 1.3.5 模拟开关电路
6
回目录一个理想的模拟开关在接通时电阻应为零,使通过它的模拟信号不产生任何损失；在断开时电阻应为无穷大,以期完全阻止模拟信号通过,不产生任何泄漏 。
开关的启闭动作应在瞬间完成,并具有任意需要的转换速度 。 这种特性应与模拟信号的幅度,频率,传送方向以及环境温度无关,足以保证在各种环境下转换各类模拟信号 。 实际的模拟开关应尽量在性能上接近理想开关的特性 。
模拟开关由晶体二极管、晶体管和场效应晶体管构成。它常依所用的电子器件而分类。
一、二极管模拟开关在图 1.3.5-2 中用二极管 D作为开关元件。
上一页下一页回首页回末页结束第一章电路基础 第一章光电信息技术物理基础
§ 1.3.5 模拟开关电路
7
回目录当控制电压 us
具有可使二极管 D
导通的正值时，通过 D的电流 i在电阻 RL 两端产生电压 u,这相当于开关接通。当 us为负值时二极管 D截止,
i 和 u均为零,相当于开关断开。
图 1.3.5-3是一个实用的二极管模拟开关电路。
图 1.3.5-2 二极管开关电路上一页下一页回首页回末页结束第一章电路基础 第一章光电信息技术物理基础
§ 1.3.5 模拟开关电路
8
回目录图 1.3.5-3 实用的二极管模拟开关电当控制电压 uc为某一正值时，二极管 D1,D2 导通,D3,D4 截止，相当于开关接通；模拟信号从 A端传送到 B端，或者反方向传送。但由于 D1,
D2 导通时电阻不为零，
信号通过时会产生电压损失。当 uc为负值时,
D1,D2 截止,D3,D4
导通，相当于开关断开,
模拟信号不能通过开关。
但 D1,D2 截止时电阻不是无穷大，因而会产生信号电流泄漏。
上一页下一页回首页回末页结束第一章电路基础 第一章光电信息技术物理基础
§ 1.3.5 模拟开关电路
9
回目录二,场效应晶体管模拟开关在图 1.3.5-4 的电路中用场效应晶体管 T作为开关元件。
图 1.3.5-4 场效应晶体管模拟开关电路当栅极电压 uG为高电位时 T导通,通过 T的电流 iD 在电阻 RD两端产生压降 uD,相当于开关接通。当 uG为低电位时
T 截止,iD及 uD 均为零，
相当于开关断开。图
1.3.5-5是由 4个场效应晶体管集成的模拟开关电路，可用来传送
4路模拟信号。
上一页下一页回首页回末页结束第一章电路基础 第一章光电信息技术物理基础
§ 1.3.5 模拟开关电路
10
回目录图 1.3.5-5 场效应晶体管集成的模拟开关电路图中,G1 ～ G4 为控制端,D1 ～ D4和 S1 ～ S4 为开关端,把各管的源极 S1 ～ S4 连在一起便可用作多路转换开关，称为共源组合；把各管的栅极 G1 ～ G4 连在一起可用作多路传输开关，称为共栅组合。
场效应晶体管具有功耗低、漏电流小和双向对称性好等优点，因而场效应管集成的模拟开关得到广泛应用。
下一章
1
§ 1.3.4 采样保持器电路基础回目录采样保持器指计算机系统模拟量输入通道中的一种模拟量存储装置。它是连接采样器和模数转换器的中间环节。采样器是一种开关电路或装置，它在固定时间点上取出被处理信号的值。采样保持器则把这个信号值放大后存储起来，保持一段时间，以供模数转换器转换，直到下一个采样时间再取出一个模拟信号值来代替原来的值。在模数转换器工作期间采样保持器一直保持着转换开始时的输入值，因而能抑制由放大器干扰带来的转换噪声，降低模数转换器的孔径时间，
提高模数转换器的精确度和消除转换时间的不准确性。
1、采样保持电路的工作原理图 1.3.4-1为采样保持电路的原理图和工作波形图。
在图 1.3.4-1 a中，最简单的采样保持电路由接成同相跟随器的运放、模拟开关场效应管 VF以及保持电容 C组成。在电压型控制元件场效应管的输入端加入采样信号 u，其波形如图 1.3.4-1 b 所示。上一节上一页下一页回首页回末页结束第一章第一章光电信息技术物理基础
2
§ 1.3.4 采样保持器电路基础回目录 图 1.3.4-1 采样保持电路上一页下一页回首页回末页结束第一章第一章光电信息技术物理基础
3
§ 1.3.4 采样保持器电路基础回目录
2,集成采样保持器及其应用集成采样保持器的典型型号为 5G582，它是一种单片集成采样保持器的通用芯片，其电路结构框图和符号如图 1.3.4-2 所示。图 1.3.4-2 a中为控制开关 S的逻辑电路的输入信号,CH为外接保持电容，运放 A1 起隔离作用。此电路中为低电平时是采样周期，高电平时是保持周期。
图 1.3.4-2 5G582的电路结构框图和符号上一页下一页回首页回末页结束第一章第一章光电信息技术物理基础
4
§ 1.3.4 采样保持器电路基础回目录图 1.3.4-3 为采样保持器在微机模拟接口电路中的应用。它可以实现多通道共享采样保持放大器和 A/D 转换器。由图可见，某一时刻，只有一路模拟开关接通，将被测信号进行采样和 A/D 转换，变换后的数字量经数据总线和 PIO 并行接口送至中央处理器 CPU，由 CPU完成对采集数据的处理功能。
图 1.3.4-3 S／ H在微机模拟接口电路中的应用上一页下一页回首页回末页结束第一章电路基础 第一章光电信息技术物理基础
§ 1.3.5 模拟开关电路
5
回目录模拟开关电路指能使模拟信号通过或阻断的电路。在通信、
雷达、计算机、自动控制、测量仪器等电子设备中，都需要用这种电路来转换模拟信号或数字信号。模拟开关的物理模型如图 1.3.5-1。
图 1.3.5-1 模拟开关的物理模型图中,A,B为连接模拟信号的开关端点 ;C
为连接控制信号 uc的控制端点。当外加 uc
使开关 S接通时，模拟信号可通过 S从 A端传送到 B端，或作反方向传送；而当 uc使
S断开时,模拟信号即被阻断。开关性能的优劣直接影响模拟信号的传输质量。上一节上一页下一页回首页回末页结束第一章电路基础 第一章光电信息技术物理基础
§ 1.3.5 模拟开关电路
6
回目录一个理想的模拟开关在接通时电阻应为零,使通过它的模拟信号不产生任何损失；在断开时电阻应为无穷大,以期完全阻止模拟信号通过,不产生任何泄漏 。
开关的启闭动作应在瞬间完成,并具有任意需要的转换速度 。 这种特性应与模拟信号的幅度,频率,传送方向以及环境温度无关,足以保证在各种环境下转换各类模拟信号 。 实际的模拟开关应尽量在性能上接近理想开关的特性 。
模拟开关由晶体二极管、晶体管和场效应晶体管构成。它常依所用的电子器件而分类。
一、二极管模拟开关在图 1.3.5-2 中用二极管 D作为开关元件。
上一页下一页回首页回末页结束第一章电路基础 第一章光电信息技术物理基础
§ 1.3.5 模拟开关电路
7
回目录当控制电压 us
具有可使二极管 D
导通的正值时，通过 D的电流 i在电阻 RL 两端产生电压 u,这相当于开关接通。当 us为负值时二极管 D截止,
i 和 u均为零,相当于开关断开。
图 1.3.5-3是一个实用的二极管模拟开关电路。
图 1.3.5-2 二极管开关电路上一页下一页回首页回末页结束第一章电路基础 第一章光电信息技术物理基础
§ 1.3.5 模拟开关电路
8
回目录图 1.3.5-3 实用的二极管模拟开关电当控制电压 uc为某一正值时，二极管 D1,D2 导通,D3,D4 截止，相当于开关接通；模拟信号从 A端传送到 B端，或者反方向传送。但由于 D1,
D2 导通时电阻不为零，
信号通过时会产生电压损失。当 uc为负值时,
D1,D2 截止,D3,D4
导通，相当于开关断开,
模拟信号不能通过开关。
但 D1,D2 截止时电阻不是无穷大，因而会产生信号电流泄漏。
上一页下一页回首页回末页结束第一章电路基础 第一章光电信息技术物理基础
§ 1.3.5 模拟开关电路
9
回目录二,场效应晶体管模拟开关在图 1.3.5-4 的电路中用场效应晶体管 T作为开关元件。
图 1.3.5-4 场效应晶体管模拟开关电路当栅极电压 uG为高电位时 T导通,通过 T的电流 iD 在电阻 RD两端产生压降 uD,相当于开关接通。当 uG为低电位时
T 截止,iD及 uD 均为零，
相当于开关断开。图
1.3.5-5是由 4个场效应晶体管集成的模拟开关电路，可用来传送
4路模拟信号。
上一页下一页回首页回末页结束第一章电路基础 第一章光电信息技术物理基础
§ 1.3.5 模拟开关电路
10
回目录图 1.3.5-5 场效应晶体管集成的模拟开关电路图中,G1 ～ G4 为控制端,D1 ～ D4和 S1 ～ S4 为开关端,把各管的源极 S1 ～ S4 连在一起便可用作多路转换开关，称为共源组合；把各管的栅极 G1 ～ G4 连在一起可用作多路传输开关，称为共栅组合。
场效应晶体管具有功耗低、漏电流小和双向对称性好等优点，因而场效应管集成的模拟开关得到广泛应用。
下一章
